FUSIÓN NUCLEAR. EL SUEÑO ECOLOGISTA

 

Siguiendo a Kelly y Zach Weinersmith en su libro Un ascensor al espacio (Blackie Books, Barcelona 2018), nos ocuparemos de la fusión nuclear, una energía limpia y barata que utiliza como combustible elementos muy comunes y abundantes en la naturaleza, sin riesgo de provocar catástrofes, y que de llegar a hacerse técnicamente posible, sería la solución definitiva a las necesidades energéticas de la humanidad, un verdadero sueño ecologista.

La fusión nuclear se produce cuando se fusionan dos átomos. Pero cuando hablamos de fusión, generalmente nos referimos a la fusión de dos átomos de un elemento muy concreto, el hidrógeno, que es la sustancia más abundante del universo. Es el elemento más ligero de la tabla periódica, y su núcleo consiste en una sola partícula cargada llamada protón. Ahora bien, como sucede con cualquier elemento, no existe una forma única del hidrógeno, sino muchas variedades a las que llamamos isótopos. ¿Qué diferencia a todas estas variedades entre sí? Ni más ni menos que el número de partículas sin carga (neutrones) existentes en su núcleo. Un 99,98% de todo el hidrógeno que hay en el universo carece de neutrones, es la variedad que llamamos protio, o más habitual y simplemente, hidrógeno a secas. Hay aproximadamente un 0,02% de hidrógeno que tiene en su núcleo un neutrón acompañando al protón. Este isótopo se denomina deuterio, del griego deuteros (lo segundo). Con dos neutrones tenemos el tritio, un isótopo ya muy inestable. Y podemos llegar aún más lejos, hasta el hidrógeno-4 o el hidrógeno-5, pero son mucho más inestables todavía y no perduran más que una insignificante fracción de segundo.

Los isótopos de hidrógeno son interesantes porque se fusionan con mucha mayor facilidad. Y cuando dos isótopos de hidrógeno, concretamente el deuterio y el tritio, se fusionan, el resultado es un elemento diferente: el helio. Pero lo verdaderamente interesante es que cuando esos isótopos se transmutan de hidrógeno a helio, liberan una inmensa cantidad de energía. El motivo es que el elemento, la configuración atómica que conocemos como helio, necesita menos energía para mantenerse unida que dos configuraciones atómicas de lo que llamamos hidrógeno. Al producirse la fusión, esa energía debe ir a alguna parte. En las explosiones nucleares ya sabemos para nuestra desgracia qué es lo que sucede. El sueño es que pudiéramos aprovechar y canalizar esa energía para convertirla en útil.

Recordemos que el deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos. Ambos sumas tres, pero el helio resultante sólo tiene dos, así que sobra un neutrón. La energía liberada se manifiesta en que ese neutrón sobrante sale disparado a gran velocidad. La idea es generar energía mediante idéntico principio que hace funcionar las turbinas de vapor: estrellando neutrones contra el agua para general calor/vapor que impulse las turbinas. Por supuesto, podemos hacer funcionar las turbinas utilizando, gasolina, carbón, gas o viento por ejemplo. La energía nuclear convencional de las centrales actuales se produce por fisión, y aunque resulta barata, entraña riesgos considerables como sabemos por amargas experiencias. Lo interesante de la energía de fusión es que consumiría cantidades minúsculas de combustible, un combustible que además es extraordinariamente abundante. Digamos como mero ejemplo que con el tritio que podría generarse a partir del litio que hay en la batería de cualquier ordenador portátil, más el deuterio que contienen unos pocos litros de agua (media bañera), podrían obtenerse 200.000 kilovatios/hora de energía, la equivalente a la producida con 40 toneladas de carbón.

La dificultad técnica radica en la llamada barrera de Coulomb, es decir, la enorme cantidad de energía a escala atómica, necesaria para que dos protones, que tienen idéntica carga eléctrica y por lo tanto se repelen entre sí, lleguen a estar lo bastante juntos como para fusionarse. Lo que les permite fusionarse es lo que llamamos fuerza nuclear fuerte, que es muy potente en distancias cortas, pero tendría que vencer a la fuerza magnética, que en términos relativos es mucho mayor, y es la responsable de que dos cargas del mismo signo se mantengan separadas. En el Sol, como en el núcleo de cualquier estrella, se están produciendo fusiones nucleares de forma masiva y constante. Ello es debido al inmenso calor y la enorme presión que tiene lugar en esos núcleos. Cuando seamos capaces de crear la tecnología necesaria para reproducir lo que ocurre en las estrellas, habremos solucionado para siempre el problema energético.

Si no somos capaces de aplicar nuevas soluciones, tendremos cada vez nuevos y mayores problemas.